交通信号灯控制电路

PAGEPAGE2《数字电子技术》课程设计报告交通信号灯控制电路姓名:喻琨专业:电子信息工程班级:073143学号:07314327指导老师:郭文目录一、封面……………………1二、目录……………………2三、设计任务及要求………3四、系统总体设计…………4五、系统各部分电路设计…………………5六、系统总电路图…………11七、小结……………………12设计任务及要求在当今经济与科学高速发展的社会，人们所倡导的是秩序与和谐，作为社会规范的一员，交通指挥是非常重要的一员，本次设计是无人值守的交通灯，保证车辆与人员的顺利通过图3-1设计示意图任务要求：1.十字路口交通灯设南北、东西,红(R)、黄(Y)、绿(G)分别是NSR,NST,NSG,EWR,EWY,EWG.2.他们工作方式如交通灯顺序工作流程图所示,其中黄灯亮以1S为周期闪烁3.十字入口有数字显示倒计时时间4.扩展:可改为手动控制，夜间控制模式5.设计该电路并画出整体电路原理图6.完成设计电路连接与调试。系统总体设计图中设南北方向的红、黄、绿灯分别为NSR、NSY、NSG，东西方向的红、黄、绿灯分别为EWR、EWY、EWG。它们的工作方式，有些必须是并行进行的，即南北方向绿灯亮，东西方向红灯亮；南北方向黄灯亮，东西方向红灯亮；南北方向红灯亮，东西方向绿灯亮；南北方向红灯亮，东西方向黄灯亮因此得出交通灯顺序工作流程图如图4-1图4-1交通灯顺序工作流程图如要满足两个方向的工作时序：即东西方向亮红灯时间应等于南北方向亮黄、绿灯时间之和，南北方向亮红灯时间应等于东西方向亮黄、绿灯时间之和。时序工作流程图见下图所示。图4-2时序工作流程图假设每个单位时间为3秒，则南北、东西方向绿、黄、红灯亮时间分别为15秒、3秒、18秒，一次循环为36秒。其中红灯亮的时间为绿灯、黄灯亮的时间之和，黄灯是间歇闪耀。。系统各部分电路设计交通灯控制器系统图图5-1交通灯控制器系统图根据设计任务和要求，参考图5-1，设计方案可以从以下几部分进行考虑。秒脉冲和分频器因十字路口每个方向绿、黄、红灯所亮时间比例分别为5:1:6，所以选4秒为一单位时间，即计数器每计4秒输出一个脉冲。这一电路就很容易实现。交通灯控制器由波形图可知，计数器每次工作循环周期为12，所以可以选用12进制计数器。计数器可以用单触发器组成，也可以用中规模集成计数器。这里我们选用中规模74LS164八位移位寄存器组成扭环形12进制计数器。扭环形计数器的状态表如下示。图5-2扭环形计数器的状态表根据5-2，我们不难列出东西方向和南北方向绿、黄、红灯的逻辑表达式：东西方向绿：黄：红：南北方向绿：黄：红：由于黄灯要求闪耀几次，所以用时标1s和EWY或NSY黄灯信号相“与”即可。图5-374LS164引脚图图5-474LS164功能表显示控制部分显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用74LS248BCD码七段译码器，显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材选用用74LS168图5-574LS248引脚图图5-674LS248功能表图5-874LS168功能表图5-874LS168功能表手动/自动控制，夜间控制这可用一选择开关进行。置开关在手动位置，输入单次脉冲，可使交通灯在某一位置上，开关在自动位置时，则交通信号灯按自动循环工作方式运行。夜间时，将夜间开关接通，黄灯闪亮。系统总电路图根据设计任务和要求，交通信号灯控制器参考电路，下图所示。总电路简要说明单次手动及脉冲电路单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的，当按下K1时，有一个脉冲输出使74LS164移位计数，实现手动控制。K2在自动位置时，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输入给74LS164，这样，74LS164为每4秒向前移一位（计数1次）。秒脉冲电路可用晶振或RC振荡电路构成。单次脉冲是由两个与非门组成的RS触发器产生的，当按下K1时，有一个脉冲输出使74LS164移位计数，实现手动控制。K2在自动位置时，由秒脉冲电路经分频后（4分频）输入给74LS164，这样，74LS164为每4秒向前移一位（计数1次）。秒脉冲电路可用晶振或RC振荡电路构成。控制器部分它由74LS164组成扭环形计数器，然后经译码后输出十字路口南北、东西两个方向的控制信号。其中黄灯信号必须满足闪耀，并在夜间时，使黄灯闪亮，而绿、红灯灭。数字显示部分当南北方向绿灯亮，而东西方向红灯亮时，使南北方向的74LS168以减法计数器方式工作，从数字“24”开始往下减，当减到“0”时，南北方向绿灯灭，红灯亮，而东西方向红灯灭，绿灯亮。由于东西方向红灯灭信号（EWR：0）使与门关断，减法计数器工作结束，而南北方向红灯亮使另一方向——东西方向减法计数器开始工作。在减法计数开始之前，由黄灯亮信号使减法计数器先置入数据，图中接入U/和的信号就是由黄灯亮（为高电平）时，置入数据。黄灯灭（Y=0）而红灯亮（R=1）开始减计数。实验小结通过这次课程设计，加强了我动手、思考和解决问题的能力.加深了以前不熟悉芯片的记忆同时也了解了仿真软件的基本使用方法。该课程设计很好体现了源于课本的设计理念,为了正确理解该实验,我查阅了很多课本上的资料,很多以前不是很懂的问题现在都已经一一解决了.在课程设计的过程中,我想了很多种方案,对同一个问题(像计数器的接法)都想了很多种不同的接法,运用不同的芯片进行了比较,最后还是采取了上面的方法进行连接.由此增强了自己对数字电路这门课程的理解，今后我会将自己所学的知识运用到生活学习中。参考文献《数字电子技术基础》

第五版

阎石主编

高等教育出版社2006.5

《电子技术基础》数字部分第四版康华光主编

高等教育出版社2000.6

《数字电路逻辑设计》

王毓银主编

高等教育出版社

1999.2.

《集成电子技术基础》郑家龙、王小海、章安远主编东北大学出版社

2002.7

《数字电路逻辑设计》

李大友主编清华大学出版社

1999.7

东华理工大学课程设计评分表学生姓名：喻琨班级：073143学号：07314327课程设计题目：交通信号灯控制电路项目内容满分实评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求（3人一题）5工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解15成果质量模型正确、合理，各项技术指标符合要求。15摘要叙述简练完整，假设合理、问题分析正确、数学用语准确、结论严谨合理；问题处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰15论文主要部分齐全、合理，符号统一、编号齐全